山东省潍坊市北部煤炭资源找矿方向及成矿预测

2014-03-20汪子杰颜丙鹏孙天柱张进平

山东国土资源 2014年6期

汪子杰，颜丙鹏，孙天柱，张进平

(山东省第四地质矿产勘查院，山东潍坊 261021)

潍坊市北部煤炭预测区位于潍坊市北部、莱洲湾南岸的沿海一带，行政区划隶属潍坊市寒亭区和昌邑市，东西长约45km，南北宽约27.6km，面积1243km2。预测区第四系发育，地表工作程度较低，主要进行了区域地质调查、物化探及专项地质调查工作。深部的地质勘查工作主要由胜利油田进行，钻探资料显示昌邑潜凹中古近系普遍发育，主要为沙河街组四段和孔店组一、二段，其中孔店组二段与五图群的李家崖组相当，普遍含油、气及油页岩，地层特征、古生物种属与五图群李家崖组可以对比[1]。

1 研究区地质特征

1.1 地层

该区第四系广泛分布，据钻孔资料下伏地层主要为新太古代泰山岩群，古元古代粉子山群，中生代王氏群及青山群，新生代济阳群，黄骅群及第四系[2]。

其中济阳群分布于预测区的大部地区，发育沙河街组和孔店组，厚300～1000余米不等，孔店组发育有3个段，下段岩性为玄武岩夹泥岩，厚度大于160m；中段分为上、中、下3部分，下部岩性为巨厚层浅灰色泥岩，厚度124m；中部岩性为厚层浅灰色泥岩夹粉砂岩，上部为厚层浅灰色泥岩夹薄层粉砂岩、薄煤层，厚度132m，该层的底部孔深1901.5～1905m见煤层，煤层厚0.5～1m。上段分为上、下两部分，下部为棕红、紫红色泥岩夹灰绿色、浅灰色泥岩、粉砂岩，厚度146m；上部为棕红、紫红、暗紫色泥岩为主，夹粉砂岩、泥质粉砂岩，厚度183m。该组为预测区主要的含煤岩系，发育有粉砂岩-泥岩夹煤层的基本层序，沉积环境主要为河流-沼泽-滨、浅湖相。

1.2 构造

该区位于华北板块的东端，属于华北裂陷带、鲁淮地块、胶辽地块3个Ⅱ级大地构造单元(图1)。北西属华北裂陷带之Ⅲ级构造单元济阳断坳；沂沭断裂带从预测区中部南北向穿过，将预测区内华北板块山东部分一分为二，西侧为鲁淮地块，Ⅲ级构造单元属鲁中隆起、沂沭断裂带；东侧为胶辽地块之Ⅲ级构造单元胶北隆起。

图1 预测区大地构造位置

区内断裂构造较发育，因被第四系覆盖，根据资料分析，区内的断裂构造主要分为NNE向、NE向及NW向、近EW向断裂[3]。

NNE向的断裂构造主要为沂沭断裂带，自西向东4条主干断裂依次为鄌郚-葛沟断裂、沂水-汤头断裂、安丘-莒县断裂、昌邑-大店断裂[4]，预测区主要位于4条主干断裂所夹持的断块中。

NE向断裂较发育，常集中分布呈断裂带出现，多呈30°～40°，延伸较远。以左行压扭性为主，主要活动于燕山期，部分断裂带第四纪仍在活动，控制第四系分布及厚度。

2 地层对比划分

2.1 含煤地层层序分析对比

从收集到的钻孔资料来看，预测区内的含煤岩系主要为古近纪地层，该次成矿预测以寻找古近系的煤层为主，因此仅对区内的古近系层序进行分析。

1—砾岩；2—粉砂岩；3—油斑粉砂岩；4—煤层；5—炭质页岩；6—泥岩；7—页岩；8—细砂岩；9—泥质粉砂岩；10—玄武岩；11—炭质泥岩；12—灰质含砾砂岩；13—白云质砂岩；14—灰质砂岩；15—第四系+新近系图2 预测区古近纪含煤岩系柱状对比图

从收集到的十几个钻孔资料来看，该区仅昌参一、昌参二井发育有薄层煤，其中昌参一井钻孔揭露3265～3290m发育5层薄煤层，单层厚0.5～1m,总厚度6m。昌参二井在1902～1903m，1904.5～1905m处发育两层薄层煤,厚仅1m，0.5m，其他钻孔未见有含煤岩层，但见发育有数层炭质页岩及炭质泥岩,与昌参二井含煤岩层或炭质页岩层位具有可比性。从图2可以得出，昌邑凹陷中的含煤岩系主要赋存于孔店组地层中，含煤岩系的沉积中心在昌参一、二井一带，向南北两侧逐渐尖灭，该组厚度总体南薄北厚，说明沉积作用自北向南超覆的，地层产状应倾向N，煤层的埋藏深度自南向北逐渐加大。

2.2 含煤岩系区域对比

2.2.1 岩石地层划分对比

预测区内的济阳群孔店组与五图群许多特征可以对比，区内以昌参2井为例与五图地区及龙口地区的五图群的地层进行了划分对比(图3)。

1—砾岩；2—砂砾岩；3—砂岩；4—泥岩；5—钙质泥岩；6—砂质泥岩；7—灰岩；8—页岩；9—泥灰岩；10—煤；11—含油页岩；12—玄武岩；13—不整合界线；14—钙质泥岩；15—钙质砂岩；16—油斑粉砂岩；17—炭质页岩；18—动物化石；19—第四系；20—牛山组；21—馆陶组；22—小楼组；23—李家崖组；24—朱壁店组；25—沙河街组；26—孔店组一段；27—孔店组二段；28—孔店组三段；29—白垩系；30—寒武-奥陶系图3 区内孔店组与邻区五图群地层对比图

岩性特征对比发现孔店组的3个段与五图群的3个组分别对应。两者都含煤、炭质页岩、油页岩，生物群都产Eucypriswutuensis。两者分别划不同的地层系统，是由于历史原因及上覆地层发育程度关系，还有所处的大地构造位置等因素。

2.2.2 层序地层划分对比

预测区内的古近系孔店组划分出2个Ⅲ级层序，与黄县盆地及五图盆地的五图群2个Ⅲ级层序可以对应(图3)。五图群层序具有三元结构特点，即由低水位体系域、水进体系域和高水位体系域组成，层序Ⅰ中的低水位体系域由早期低水位和晚期低水位体系域组成，早期低水位主要由冲积体系构成，为黄县盆地早期的充填沉积。层序Ⅱ高水位体系域可以细分出早期高水位和晚期高水位组成，早期高水位为盆地覆水最深时的沉积。晚期高水位是盆地处于萎缩期，沉积充填以粗碎屑为主[5]。孔店组的层序亦由三元结构特点，但低水位体系域发育较差，反映了区内盆缘断裂活动相对较为温和。区内的沉积物粒度普遍为偏细，其沉积环境以浅湖相及滨湖相为主，水体的深度较黄县盆地深。通过上述分析对比，认为区内的孔店组与五图群为同时异相沉积产物。

3 成矿预测

3.1 聚煤规律分析

预测区的找矿方向确定在昌邑断陷盆地中，聚煤作用主要始于盆地演化的中晚期，位于第二个Ⅲ级层序的水进体系域的末期，是在盆地经历初期强烈裂陷后，地壳下降接受沉积，地壳沉降速率与沉积物补给的速率基本趋于平衡的稳定状态下，水域面积扩张至最大时期发生的，此时盆缘断裂活动缓慢。聚煤作用始于三角洲前缘—三角洲平原，聚煤作用较弱，形成的煤层厚度较小且分布局限[6]。

昌邑断陷盆地聚煤作用受控于湖盆水域体制的变化，而盆地水域扩张、高水位体系域和盆地萎缩又受盆缘断裂构造活动的控制，在高水位期，盆缘断裂活动处于比较稳定阶段，冲积扇退缩，辫状河、扇三角洲及湖泊沉积体系占据主导地位，注入盆地的碎屑物质变少，粒度变细，在滨湖、三角洲前缘地带覆水较浅部位相当大的范围内发生泥炭沼泽化，并形成有重要价值的煤层。

3.2 煤炭资源预测评价

通过对预测区的构造-沉积旋回分析、层序地层划分、断陷盆地聚煤规律分析、沉积体系分析、含煤岩系主要岩石类型及岩性组合特征对比分析，结合收集的钻孔资料，认为预测区的含煤岩系主要赋存于古近纪孔店组中段的上部地层中。煤层主要分布于昌邑潜凹中，受控于昌邑潜凹中的近EW向断裂构造组，该断裂构造组以南的钻孔中未见煤层，仅发育有炭质页岩、炭质泥岩。

预测区内昌参二井见煤深度为1902～1903m，1904.5～1905m，仅发育2层劣质煤，煤层较薄、煤质较差。昌参一井中见煤深度为3265～3290m，发育5层煤，单层厚1m左右,煤层总厚度为6m，煤层薄、煤质差，赋存深度均大于1800m，不利于煤层的开采利用，划分为Ⅲ类预测远景区。